Электронное облако
Электронное облако — наглядная модель, отражающая распределение функции плотности вероятности обнаружения электрона в атоме или молекуле в зависимости от энергии электрона.
Согласно теории Бора электрон в атоме водорода в основном состоянии движется вокруг ядра по круговой орбите с радиусом a0 = 0,529Å и с постоянной скоростью V0 = 2,182· 108 см/сек. Квантово-механическая картина сходна с этой, но менее определена [1]. Волновая функция ψ, описывающая движение электрона в этом атоме, имеет большую величину в непосредственной близости от ядра; на расстоянии 1 или 2 Å она быстро падает до нуля [1]. Квадрат волновой функции представляет собой функцию распределения вероятности положения электрона, так что ψ2dv означает вероятность того, что электрон находится в объёме dv, а 4πr2ψ2dr - вероятность того, что он будет находиться на расстоянии от r до r+dr от ядра. [1]
На рисунке изображено радиальное распределение вероятности нахождения электрона в атоме водорода в основном состоянии.
Кривая радиального распределения вероятности нахождения электрона в атоме водорода показывает, что вероятность обнаружения электрона максимальна в тонком сферическом слое с центром в точке расположения протона и радиусом, равным боровскому радиусу a0.[2]
Полинг указывал, что атом водорода в основном состоянии можно описать, сказав, что электрон двигается около ядра с переменной скоростью V0, оставаясь обычно на расстоянии около 0,5 Å. "Если рассматривать достаточно большой период времени, за который может быть завершено много циклов движения электрона, то можно описать атом как ядро, окруженное сферически симметричным шаром отрицательного электричества". [1]
Чем прочнее связь электрона с ядром, тем электронное облако меньше по размерам и плотнее по распределению заряда.[3]
Электронное облако наиболее часто изображают в виде граничной поверхности (охватывающей примерно 90% плотности). При этом обозначение плотности с помощью точек опускают. [3]
Электронное облако и химическая связь
Полагая движение электронов независимым от намного более медленных ядерных движений (адиабатическое приближение) можно вполне строго описать образование химической связи как результат действия кулоновских сил притяжения положительно заряженных атомных ядер к электронному облаку, сконцентрированному в межъядерном пространстве (см.рис.2).[4]
Заряд этого облака стремится приблизить ядра друг к другу (связывающая область), тогда как электронный заряд вне межъядерного пространства (несвязывающая область) стремится ядра раздвинуть. В этом же направлении действуют и силы ядерного отталкивания. При сближении атомов на равновесное расстояние часть электронной плотности из несвязывающей области переходит в связывающую. Электронный заряд распределяется в обеих областях так, чтобы силы, стремящиеся сблизить и оттолкнуть ядра, были одинаковыми. Это достигается при некотором равновесном расстоянии, соответствующем длине связи. [4]
Напишите отзыв о статье "Электронное облако"
Примечания
- ↑ 1 2 3 4 Л. Паулинг. "Природа химической связи". — перевод с английского М.Е.Дяткиной под редакцией проф. Я.К.Сыркина. — М.-Л.: Издательство химической литературы, 1947. — С. 22-23. — 440 с.
- ↑ Блохинцев Д. И. Основы квантовой механики. — М.: Наука, 1983. — С. 211—212. — 664 с. — 19 500 экз.
- ↑ 1 2 Ахметов Н.С. "Неорганическая химия". Учебное пособие для вузов. — 2-е, перераб. и доп.. — М.: "Высшая школа", 1975. — С. 10. — 672 с.
- ↑ 1 2 Химический энциклопедический словарь / гл. ред. И.Л.Кнунянц. — М.: Сов. энциклопедия, 1983. — С. 646. — 792 с.
См. также
- Атомная орбиталь
- Электронная плотность
- Волновая функция
- Волновой пакет
- Копенгагенская интерпретация
- Статистическая интерпретация волновой функции
Отрывок, характеризующий Электронное облако
– Vous m'avez sauve la vie. Vous etes Francais. Vous me demandez sa grace? Je vous l'accorde. Qu'on emmene cet homme, [Вы спасли мне жизнь. Вы француз. Вы хотите, чтоб я простил его? Я прощаю его. Увести этого человека,] – быстро и энергично проговорил французский офицер, взяв под руку произведенного им за спасение его жизни во французы Пьера, и пошел с ним в дом.Солдаты, бывшие на дворе, услыхав выстрел, вошли в сени, спрашивая, что случилось, и изъявляя готовность наказать виновных; но офицер строго остановил их.
– On vous demandera quand on aura besoin de vous, [Когда будет нужно, вас позовут,] – сказал он. Солдаты вышли. Денщик, успевший между тем побывать в кухне, подошел к офицеру.
– Capitaine, ils ont de la soupe et du gigot de mouton dans la cuisine, – сказал он. – Faut il vous l'apporter? [Капитан у них в кухне есть суп и жареная баранина. Прикажете принести?]
– Oui, et le vin, [Да, и вино,] – сказал капитан.
Французский офицер вместе с Пьером вошли в дом. Пьер счел своим долгом опять уверить капитана, что он был не француз, и хотел уйти, но французский офицер и слышать не хотел об этом. Он был до такой степени учтив, любезен, добродушен и истинно благодарен за спасение своей жизни, что Пьер не имел духа отказать ему и присел вместе с ним в зале, в первой комнате, в которую они вошли. На утверждение Пьера, что он не француз, капитан, очевидно не понимая, как можно было отказываться от такого лестного звания, пожал плечами и сказал, что ежели он непременно хочет слыть за русского, то пускай это так будет, но что он, несмотря на то, все так же навеки связан с ним чувством благодарности за спасение жизни.
Ежели бы этот человек был одарен хоть сколько нибудь способностью понимать чувства других и догадывался бы об ощущениях Пьера, Пьер, вероятно, ушел бы от него; но оживленная непроницаемость этого человека ко всему тому, что не было он сам, победила Пьера.
– Francais ou prince russe incognito, [Француз или русский князь инкогнито,] – сказал француз, оглядев хотя и грязное, но тонкое белье Пьера и перстень на руке. – Je vous dois la vie je vous offre mon amitie. Un Francais n'oublie jamais ni une insulte ni un service. Je vous offre mon amitie. Je ne vous dis que ca. [Я обязан вам жизнью, и я предлагаю вам дружбу. Француз никогда не забывает ни оскорбления, ни услуги. Я предлагаю вам мою дружбу. Больше я ничего не говорю.]
В звуках голоса, в выражении лица, в жестах этого офицера было столько добродушия и благородства (во французском смысле), что Пьер, отвечая бессознательной улыбкой на улыбку француза, пожал протянутую руку.
– Capitaine Ramball du treizieme leger, decore pour l'affaire du Sept, [Капитан Рамбаль, тринадцатого легкого полка, кавалер Почетного легиона за дело седьмого сентября,] – отрекомендовался он с самодовольной, неудержимой улыбкой, которая морщила его губы под усами. – Voudrez vous bien me dire a present, a qui' j'ai l'honneur de parler aussi agreablement au lieu de rester a l'ambulance avec la balle de ce fou dans le corps. [Будете ли вы так добры сказать мне теперь, с кем я имею честь разговаривать так приятно, вместо того, чтобы быть на перевязочном пункте с пулей этого сумасшедшего в теле?]
Пьер отвечал, что не может сказать своего имени, и, покраснев, начал было, пытаясь выдумать имя, говорить о причинах, по которым он не может сказать этого, но француз поспешно перебил его.
– De grace, – сказал он. – Je comprends vos raisons, vous etes officier… officier superieur, peut etre. Vous avez porte les armes contre nous. Ce n'est pas mon affaire. Je vous dois la vie. Cela me suffit. Je suis tout a vous. Vous etes gentilhomme? [Полноте, пожалуйста. Я понимаю вас, вы офицер… штаб офицер, может быть. Вы служили против нас. Это не мое дело. Я обязан вам жизнью. Мне этого довольно, и я весь ваш. Вы дворянин?] – прибавил он с оттенком вопроса. Пьер наклонил голову. – Votre nom de bapteme, s'il vous plait? Je ne demande pas davantage. Monsieur Pierre, dites vous… Parfait. C'est tout ce que je desire savoir. [Ваше имя? я больше ничего не спрашиваю. Господин Пьер, вы сказали? Прекрасно. Это все, что мне нужно.]
